万治元年（1658年）7月28日に、出羽米沢藩主上杉綱勝に嫁いでいた長女媛姫が急死した。この死について、正之の側室お志保の方（牛田氏）の産んだ摩須姫（会津藩では松姫）が大藩の加賀藩主前田綱紀に嫁ぐことに於万の方が嫉妬し、摩須姫を毒殺しようとして誤って媛姫を毒殺したという言い伝えがあり、現在定説になっている。この容疑で周囲の者が処刑され、於万の方は死罪を免れたが、正之から遠ざけられ、以後は三女石姫の夫稲葉正往の世話になったという。その出所は、会津藩の正史『会津藩家世実紀』で、「松姫の婚礼で実家へ里帰りしていた媛姫の具合が悪くなり婚礼の2日後に亡くなった」とある。その後に本文への小文字補填として、「毒が入った松姫の御膳がお付きの者の機転で取り替えられたため、媛姫がその毒入り膳を食べて死んだと伝わっている」とある。本文に対して、百年以上の後の編纂時に付け加えた補填文が元になっている。『会津藩家世実紀』の本文では、媛姫は急病死とされ、その後に保科家・上杉家とも一切捜査も処分もされた形跡がない。また、於万の方はその後も正之の正妻として同じ屋敷に住み、上杉・前田・稲葉家と後々まで親しく交際を続けている。正之の死後、聖光院となってからも2代藩主・正経の生母として絶大な影響力を保った。正之の不興を買って罷免された家臣たちの間を取り成したり、正之を祀る土津神社に三十六歌仙の額を奉納したり、藩主を継いだ正容に教訓状を送ったとする話もあり、本当に犯人かどうか異説もある。毒殺説の元は、『会津藩家世実紀』の他に『松平小君略伝』がある。『松平小君略伝』も於万の方の没後100年以上後の文化年間（1804年 - 1818年）にまとめられた。聖光院については「語り伝ふることあれど、正しき説はなし」として良い事も悪い事も両方のエピソードを載せている。その中に毒殺事件のほか、聖光院の死に対し3代藩主・正容が弔問に赴いた際、遺体の手が動き正容の袴を掴んで放さなかったとする怪談話も存在する。明治以降、旧大名家へのタブーがなくなると、江戸研究家の三田村鳶魚が毒殺事件のエピソードを取り上げて発刊し、それが広く知られるようになった。ただし鳶魚は『松平小君略伝』から悪いエピソードのみ取り上げ、聖人といわれる保科正之が何で於万の方を寵愛したのかわからない、と於万の方を悪女と決めつけている。現在の於万の方悪女説は、こういった影響をかなり受けていると思われる。
731部隊では、ガス壊疽実験、凍傷実験、銃弾実験などのように、人体を極限まで破壊すると、人体はどのくらいの期間持ちこたえることができるのか、あるいはそこからどのように治療すれば回復させることができるのか、といった生理学的な研究も頻繁に行われた。こういった実験は、731部隊以外の陸軍病院などでも行われた。元731部隊員の越定男によれば、731部隊で最も熱心に行われた人体実験は、ガラスで覆われたガス室の外から犠牲者を観察するガス実験であったという。越は、ガス実験に立ち会った時の様子を次のように語っている。マルタと一緒に鳩、鶏などが籠に入れられたまま運び込まれる。（中略）背の高い眼鏡をかけた通訳生がマルタに適当な嘘を言って送り込んでくる。やがてガス発生機の音や風車の音がし始める。大抵ガスは眼に見えない。ガラス越しにマルタの表情を見て、ガスの濃度や効果を知るわけである。ガラスを通してみるマルタの表情、動きは刻々に変わる。ガスの種類によって突然、泡を吹き出す者もあれば、苦痛に顔をゆがめる者もあり、鼻水を出したり、時には喀血する者もいる。使用ガスは、イペリット、ホスゲン、ルイサイト、青酸ガス、一酸化炭素ガスなどさまざまである。（中略）絶命したマルタは解剖室へ、半死半生のマルタは特別室へ入れて、二度、三度と実験に使い、決して生かしておくことはない。さらに、同じく731部隊の印刷部員だった上園直二は、「2人の白系ロシア人の男性が零下40度から50度の冷凍室の中に素裸で入れられていました。研究者たちが彼らが死んでいく過程をフィルムに撮影していました。彼らはもがき苦しんでお互いの体に爪をめり込ませていました。」という証言をしている。731部隊の「ロ号棟」で衛生伍長をしていた大川福松は2007年4月8日、大阪市で開かれた国際シンポジウム「戦争と医の倫理」に出席し、子持ちの慰安婦を解剖した時のことを次のように回想している。「子どもが泣いている前で母親が死んでいった。子どもはどうするのかと思っていると、凍傷（の実験台になった）。それをざんごうに放り込んで埋める。本当に悲惨なことがたくさんあった。」石井部隊長の私設秘書的存在として活動していた、731部隊の郡司陽子は、同じく731部隊の隊員であった弟の友人から次のような証言を聞き出している。「ときには、マルタが3、4人ずつで中庭の散歩を許された。この時は、手錠だけで足枷は外されたようだ。自分が見た中で忘れられないのは、この中庭の周りを、土のうを背中にくくりつけられたマルタが、食事も睡眠も与えられないで、走らされている光景だ。何日生きておれるか、という実験をしているとのことだった。」1935年から1936年にかけて背陰河の東郷部隊に傭人として勤めた栗原義雄は、水だけを飲ませる耐久実験について、「自分は、軍属の菅原敏さんの下で水だけで何日生きられるかという実験をやらされた。その実験では、普通の水だと45日、蒸留水だと33日生きました。蒸留水を飲まされ続けた人は死が近くなると『大人、味のある水を飲ませてくれ』と訴えました。45日間生きた人は左光亜（サコウア）という名前の医者でした。彼は本当にインテリで、匪賊ではなかったですね。」と語っている。